對(duì)影響公路路面排水設(shè)計(jì)因素的分析

1、    對(duì)影響公路路面排水設(shè)計(jì)因素的分析    孫天垠+錢金濤摘 要：本文主要從設(shè)計(jì)因素分析解決路基路面的排水不暢以及減少水損害的問題，具體分析了公路路線設(shè)計(jì)和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)排水的影響因素，重點(diǎn)考慮公路路線設(shè)計(jì)中的平面、縱斷面、平縱組合設(shè)計(jì)以及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：路面問題；公路路線設(shè)計(jì)；組合設(shè)計(jì)；路面排水系統(tǒng)：u416 ：a0.引言近二十年來，我國公路一直保持著高速、持續(xù)、平穩(wěn)的發(fā)展境況，但是在高速發(fā)展的同時(shí)，公路出現(xiàn)了大量的水損害問題，較多的路面在通車兩三年后就發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的路面病害，結(jié)果不但影響了公路的正常運(yùn)營，而且造成了人財(cái)力的浪費(fèi)。這些早

2、期損壞主要是路面結(jié)構(gòu)處于水飽和狀態(tài)下承受車輛的荷載反復(fù)作用引起的，特別是在降雨充沛的地區(qū)。雨水在路面滯留過長也會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)和行車安全構(gòu)成危險(xiǎn)，雨水在行車荷載作用下會(huì)產(chǎn)生動(dòng)壓力進(jìn)而破壞面層的瀝青混合料，雨水在路面行成水膜，降低了路面的抗滑性能，嚴(yán)重影響行車安全。所以解決路基路面的排水問題和防止水損害也一直是公路工作者研究的重點(diǎn)，本文正是基于這一考慮，提出在公路路線設(shè)計(jì)和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的因素。本文將從影響路面排水的設(shè)計(jì)因素來分析，具體包含公路路線設(shè)計(jì)中的平面、縱斷面、平縱組合設(shè)計(jì)等，以及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)等因素，并提出相對(duì)應(yīng)的措施和建議，以便與公路同行們共同探討。1.公路平面設(shè)計(jì)公路

3、路線設(shè)計(jì)直接影響著路面排水的順暢，規(guī)范對(duì)此也有相應(yīng)的規(guī)定。影響公路排水設(shè)計(jì)的因素也較多，如平面、縱斷面以及平縱組合等，在公路設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮這些因素的影響。1.1 橫斷面設(shè)計(jì)（1）在橫斷面設(shè)計(jì)中，為了及時(shí)有效地排除路面降水，一般路面做成路拱的形式。路拱坡度的大小應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、降雨等條件來選用，一般路拱橫坡值為1%2%。具體選用時(shí)，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和降水量來定，多雨地區(qū)宜采用高值。在應(yīng)用六、八車道高速公路的地區(qū)，當(dāng)加大路拱坡度受限的情況下，宜將對(duì)向行車道分別設(shè)成雙向路拱的方式（圖1），通過中央分隔帶和公路兩側(cè)排水設(shè)施將雨水及時(shí)排除路面。1.2 超高過渡路段在高速公路設(shè)計(jì)中，一般對(duì)于圓曲線路

4、段（對(duì)于小于不設(shè)超高值的圓曲線半徑）都需要設(shè)置超高，這就存在著超高漸變段（指直線段雙向路拱坡到圓曲線段單向坡的漸變路段）。在這個(gè)漸變的過程中，超高車道會(huì)出現(xiàn)一個(gè)零坡及接近零坡的路段，在這個(gè)路段由于坡度較小，將出現(xiàn)橫向排水不暢的問題。路線設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定超高漸變率不小于1/330，目的在于縮短在超高過渡過程中外側(cè)路面排水不暢路段的長度。所以，我們?cè)诼肪€平面設(shè)計(jì)中，要滿足路線相關(guān)規(guī)范要求的條件，盡量取較大的超高漸變率，這樣可以避免超高漸變段橫坡較小的路段邊長問題。1.3 土路肩土路肩對(duì)路面排水也很關(guān)鍵，路面上的水最后都要通過土路肩排出路基。因此土路肩的坡度設(shè)計(jì)一般要大于行車道與硬路基的坡度，以增大雨

5、水在土路肩流出的速度，通常為3%4%。2.縱斷面設(shè)計(jì)在路線設(shè)計(jì)中，縱斷面的設(shè)計(jì)對(duì)排水也很重要，尤其是縱坡設(shè)計(jì)。一般在橫向排水不利的路段，應(yīng)滿足大于0.3%的縱坡，有條件的情況以不小于0.5%為好，特別是在降雨較多的地區(qū)，這樣才能保證排水的順暢；同時(shí)應(yīng)核查路線的合成坡度不應(yīng)小于0.5%，從設(shè)計(jì)源頭解決排水不暢的問題。若縱坡為平坡時(shí)，橫坡為1%2%，此時(shí)合成坡度也能滿足路面排水的要求。而且在縱面設(shè)計(jì)中，應(yīng)具體問題具體分析，不應(yīng)拘泥于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我國幅員遼闊，南北氣候、降雨等自然條件差異很大，因地制宜結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件來采用相應(yīng)的坡度，既滿足排水的需要又能很好的控制工程規(guī)模。筆者參與的江西某高速改擴(kuò)建工程項(xiàng)

6、目中，全線有多處平坡，為了更好地與原有高速線形指標(biāo)擬合，相應(yīng)地段也均采用了平坡，從而降低了工程造價(jià)。由于該段高速橫坡為2%，能夠滿足路面排水要求。在參與的廣東的高速公路項(xiàng)目中，由于廣東位于多雨地區(qū)且瞬時(shí)降雨較大，水損害的風(fēng)險(xiǎn)較大，因此在縱坡設(shè)計(jì)中一般采用較大值，以不小于0.5%為宜。另外，在設(shè)計(jì)前坡為上坡（下坡），后坡為下坡（上坡）的豎曲線（如圖2、圖3所示）即為凸豎曲線（凹豎曲線），在豎曲線設(shè)計(jì)中，豎曲線大小也不宜采用過大，這樣可以減短豎曲線的底部（頂部）零坡或接近零坡的路段長度。所以，在滿足線形設(shè)計(jì)規(guī)范要求下，控制好豎曲線半徑，從豎曲線設(shè)計(jì)上盡量減短縱斷面上排水不利的路段長度。3.平面與縱

7、面的組合設(shè)計(jì)平縱面組合設(shè)計(jì)在路線設(shè)計(jì)中最重要，且對(duì)公路技術(shù)人員要求也最高，需要公路技術(shù)人員豐富的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，這就要求我們公路設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中要精益求精，不斷核查、修改與完善；一條高速公路較好的平縱面組合設(shè)計(jì)不但可以滿足駕駛員視覺上的需求，而且能滿足公路路面排水的要求。因而，在平縱面組合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該做到：（1）在設(shè)計(jì)中力求平曲線與豎曲線相對(duì)應(yīng)，平曲線要比豎曲線更長。因?yàn)閳A曲線上存在著超高，這樣組合就能滿足平曲線路段有較大的橫向坡度，所以其合成坡度也較大，可以較好地滿足路面排水的要求。（2）如果平曲線與豎曲線不能較好地對(duì)應(yīng)，在組合設(shè)計(jì)中要避免將豎曲線的頂點(diǎn)放在緩和曲線上，尤其要避開超高

8、過渡零坡路段附近。這樣就可以避免或者減短在超高過程中會(huì)出現(xiàn)零坡及橫坡很小的路段，也降低了路面排水不暢或積水的現(xiàn)象。（3）在組合設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免豎曲線的頂點(diǎn)位于s形曲線的公切點(diǎn)上。在s形曲線的公切點(diǎn)前后，由于超高漸變段也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)零坡及橫坡較小的路段，如果豎曲線的底部（頂部）與該處相重合，就會(huì)使得該路段的合成坡度很小，造成s形平曲線的公切點(diǎn)前后路面排水積水問題。4.路面內(nèi)部排水一般路面內(nèi)部排水是指路面下滲雨水通過瀝青封層表面和土路肩下的碎石滲溝以及橫向pvc管排至邊溝，或經(jīng)坡面流入排水溝。隨著對(duì)路面排水重要性的認(rèn)識(shí)，排水性路面逐漸在公路設(shè)計(jì)和建設(shè)中得以應(yīng)用，旨在從根本上解決路面內(nèi)部的水損害。近年來

9、國內(nèi)多所大學(xué)和科研所對(duì)排水性路面及路面內(nèi)部排水系統(tǒng)進(jìn)行了研究。這種排水性路面一般面層與基層采用的都是空隙較大的混合料，滲入到路面的降水通過各透水層的層間空隙和排水系統(tǒng)排出（圖4）。其排水系統(tǒng)主要由排水層、土工織物、隔離層、排水溝等幾部分組成。結(jié)論（1）路面排水至關(guān)重要，影響路面的耐久性和行車安全性，本文正是基于這一考慮，從設(shè)計(jì)方面，對(duì)影響路面排水的因素進(jìn)行了分析。著重對(duì)路線設(shè)計(jì)中的平面設(shè)計(jì)、縱面設(shè)計(jì)以及平縱面組合設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，論述了各設(shè)計(jì)因素對(duì)排水的影響，指出了排水不利的問題，并提出了相應(yīng)的解決措施及建議，供同行們參考，以達(dá)到從設(shè)計(jì)中消除或減小排水不暢問題，從而提高公路的營運(yùn)效益。（2）在條件允許的情況下，還要從路面排水設(shè)施和路面結(jié)構(gòu)等方面做好路面排水的設(shè)計(jì)，可以大大減少路面的水損害，延長公路服務(wù)質(zhì)量和年限。（3）我國幅員遼闊，自然條件迥異，公路排水設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜結(jié)合所在地區(qū)的氣候條件、降雨量等綜合考慮各設(shè)計(jì)因素而定，如路拱橫坡，最小縱坡等，以達(dá)到快速順暢的排水效果。參考文獻(xiàn)1潘兵宏，趙一飛.基于路面排水要求的公路幾何設(shè)計(jì)j.中南公路工程，2005（9）：2-3.2楊少偉.道路勘測設(shè)計(jì)m.北京：人民交通出版社，2004（6）：83